יוליוס אקסלרוד נולד בניו-יורק בשנת 1912. הוא עבר מסלול קשה וארוך עד שקיבל דוקטורט ברפואה. בתחילה לא התקבל ללימודי רפואה, התמחה בכימיה ופרמקולוגיה באוניברסיטת ניו-יורק ועסק בחקר מטבוליזם של תרופות. עם קבלת הדוקטורט, בגיל 43, עבר למכון הלאומי לבריאות הנפש, ובהמשך כיהן כראש היחידה לפרמקולוגיה.

בשנת 1970 הוענק פרס נובל לרפואה ופיזיולוגיה ליוליוס אקסלרוד ולעמיתיו, ברנרד כץ ואולף פון-ויילר, “על תגליותיהם בנושא הטרנסמיטורים ומנגנון פעולתם”. מידע עצבי מועבר בגוף בשתי צורות שונות: באמצעות פולסים חשמליים, ובאמצעות חומרים כימים – הנוירוטרנסמיטורים. בתחילת שנות ה-1960 חקרו אקסלרוד ועמיתיו את הנוירוטרנסמיטור נוראדרנלין, וגילו כיצד הטרנסמיטורים מאוכסנים בקצות העצב, מהו מנגנון שיחרורם ואופן פעולתם. מאוחר יותר גילה אקסלרוד גם שני מנגנונים להפסקת פעולת הטרנסמיטור. האחד פועל בעזרת אנזים מפרק והשני באמצעות החזרה של עודפי הנוירוטרנסמיטר לאחסון, עד למתן הגרוי הבא.

מעבר לתרומתו התיאורטית להבנת מערכת העצבים, תרם יוליוס אקסלרוד רבות גם לאפשרויות היישום של תובנות אלו בריפוי מחלות נפש, יתר לחץ-דם ועוד.